포항가속기연구소-한국기초과학지원연구원, AP-XPS 빔라인 준공

국내 최초 유사 대기압 환경에서 X-선 광전자 분광기법 적용

한국기초과학지원연구원(KBSI)과 포항가속기연구소(PAL)는 지난 2014년 포항가속기연구소 내에 KBSI-PAL 빔라인 건설과 대기압광전자분광(Ambient Pressure X-ray Photoelectron Spectroscopy, 이하 AP-XPS) 기기 설치 및 합리적 운영에 관한 협약을 체결했고, 2019년에 국내 최초의 AP-XPS 빔라인을 완성하여 주목을 받고 있습니다. 이번 공동연구의 최전선, 포항가속기연구소를 찾아갔습니다.

기체와 만나면 사라지는 전자를 검출하라!

대기압 환경에서 광전자 측정 가능... 새로운 패러다임 제시

포항가속기연구소에 대해 한 번쯤은 들어보셨을 것 같은데요. 1994년 건설된 한국 최초의 거대 과학시설인 3세대 방사광가속기(PLS-Ⅱ)와 2016년 완공된 4세대 방사광가속기(PAL-XFEL)를 보유하고 있는 포항가속기연구소는 명실공히 세계적으로 인정받는 국내 최고의 연구시설이라고 할 수 있습니다. 방사광가속기를 활용해 물리, 화학, 생명 등의 기초과학연구를 비롯, 소재와 화학공학, 기계 등의 응용과학 분야에서도 국내 최고 수준의 성과들을 생산하면서 매년 더 많은 연구자들이 찾아오고 있는 곳이기도 하죠.

KBSI가 PAL과 협약을 맺은 것도 방사광가속기를 활용해 더 수준 높은 연구 성과를 창출하기 위해서인데요. 특히 이들이 함께 의기투합하기로 결심한 것은 이전까지 국내에서 시도되지 않았던 어려운 문제였기에 더욱 관심을 끌었습니다. 바로 X선 광전자 분석 기법을 기체 분자가 존재하는 환경에서도 적용할 수 있도록 하는 것입니다.

X선 광전자 분광법(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)이란 광전자 효과를 이용해 물질 내부 원자들의 화학 성분과 전자적 구조를 알아내는 기법입니다. 분석하고자 하는 물질 표면에 빛을 비추어 그때 탈출하는 광전자를 검출하여 실험하는 것으로, 본래 매우 높은 진공에서만 가능했습니다. 전자는 기체와 만날 때 사라지기 때문에 기체 분자가 거의 없는 초고진공 상태가 유지되어야만 측정이 가능하기 때문인데요.

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